Kajian ini bertujuan untuk menganalisis tingkat kerentanan sumber daya air terhadap variabilitas iklim di DAS Aesesa, NTT, dengan menggunakan konsep kerentanan IPCC yang mencakup keterpaparan, sensitivitas, dan kapasitas adaptif. Kriteria dan indikator ditentukan berdasarkan kajian terdahulu, lalu diberikan skor dan bobot sesuai tingkat kepentingannya, serta dipetakan secara spasial melalui overlay. Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu tahunan di hulu DAS cenderung menurun, sementara di hilir meningkat. Curah hujan tahunan di hulu meningkat, tetapi di tengah dan hilir mengalami penurunan. Debit Sungai Aesesa relatif stabil dalam lima tahun terakhir, sementara kualitas airnya dikategorikan cemar ringan di hulu dan cemar sedang di hilir. Peta kerentanan menunjukkan 54% wilayah DAS tergolong rentan tinggi, 13% rentan sedang, dan 33% rentan rendah. Temuan ini dapat menjadi dasar bagi pengelola DAS dan pemangku kepentingan dalam merancang strategi mitigasi dan pengelolaan sumber daya air yang lebih berkelanjutan.